Bugün öğrendim ki: Lise Meitner, 1924-1948 yılları arasında 19 kez Nobel Kimya Ödülü'ne ve 1937-1967 yılları arasında 30 kez Nobel Fizik Ödülü'ne aday gösterilen bir fizikçidir. Hiçbir zaman Nobel Ödülü'ne layık görülmemiştir ve nükleer fisyonun keşiflerinde etkili olmuştur.
Avusturya-İsveçli fizikçi (1878-1968)
Lise Meitner (LEE-zə MYTE-nər, Almanca: [ˈliːzə ˈmaɪtnɐ] ⓘ; d. Elise Meitner, 7 Kasım 1878 – 27 Ekim 1968), nükleer fisyon ve protaktinyum keşiflerinde önemli rol alan Avusturya-İsveçli bir fizikçiydi.
1905'te doktora tezini tamamlayan Meitner, Viyana Üniversitesi'nden fizik alanında doktora derecesi alan ikinci kadın oldu. Bilimsel kariyerinin büyük bir bölümünü, Berlin'deki Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'nde fizik profesörü ve bölüm başkanı olarak geçirdi. Almanya'da fizik alanında profesör olan ilk kadın oldu. 1935'te Nazi Almanyası'nın Yahudi karşıtı Nürnberg Yasaları nedeniyle görevinden alındı ve 1938'deki Anschluss ile Avusturya vatandaşlığını kaybetti. 13-14 Temmuz 1938'de Dirk Coster'ın yardımıyla Hollanda'ya kaçtı. Stockholm'de uzun yıllar yaşadı ve nihayetinde 1949'da İsveç vatandaşlığına geçti, ancak 1950'lerde aile üyeleriyle birlikte olmak için İngiltere'ye taşındı.
1938'in ortalarında, Meitner, Otto Hahn ve Fritz Strassmann kimyagerleri ile Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'nde uranyumun nötron bombardımanı ile baryum izotoplarının oluştuğunu gösterdiler. Meitner, Hahn tarafından bulgularından haberdar edildi ve Aralık sonunda, yeğeni ve fizikçi Otto Robert Frisch ile birlikte, Hahn ve Strassmann'ın deneysel verilerini doğru bir şekilde yorumlayarak bu sürecin fiziğini ortaya çıkardı. 13 Ocak 1939'da Frisch, Hahn ve Strassmann'ın gözlemlediği süreci yineledi. Meitner ve Frisch'in Şubat 1939 tarihli Nature dergisindeki raporunda bu sürece "fisyon" adını verdiler. Nükleer fisyon keşfi, İkinci Dünya Savaşı sırasında atom bombalarının ve nükleer reaktörlerin geliştirilmesine yol açtı.
Meitner, nükleer fisyon için 1944 Nobel Kimya Ödülü'nü, uzun süreli işbirlikçisi Otto Hahn ile paylaşmadı. Birçok bilim insanı ve gazeteci onun dışlanmasını "haksızlık" olarak nitelendirdi. Nobel Ödülü arşivine göre, 1924 ile 1948 yılları arasında Nobel Kimya Ödülü için 19 kez ve 1937 ile 1967 yılları arasında Nobel Fizik Ödülü için 30 kez aday gösterildi. Nobel Ödülü'ne layık görülmemiş olmasına rağmen, Meitner 1962'de Lindau Nobel Ödülü Sahipleri Toplantısı'na katılmaya davet edildi. Kendisine ayrıca 1997'de element 109'un meitneryum olarak adlandırılması da dahil olmak üzere birçok onur verildi. Meitner, Albert Einstein tarafından "Alman Marie Curie" olarak övgüyle anıldı.
Erken yıllar
[düzenle]
Elise Meitner, 7 Kasım 1878'de Viyana'nın Leopoldstadt semtindeki 27 Kaiser Josefstraße'deki aile evinde, şahmat ustası Philipp Meitner ve eşi Hedwig'in sekiz çocuğunun üçüncüsü olarak Yahudi bir üst orta sınıf ailede dünyaya geldi. Viyana Yahudi cemaatinin doğum kaydında 17 Kasım 1878'de doğduğu kaydedilmiş olsa da, diğer tüm belgeler doğum tarihini kullandığı 7 Kasım olarak göstermektedir. Babası Avusturya'da mesleğini icra eden ilk Yahudi avukatlar arasındaydı. İki büyük kardeşi Gisela ve Auguste (Gusti), ve dört küçük kardeşi Moriz (Fritz), Carola (Lola), Frida ve Walter vardı; hepsi sonunda yüksek öğrenim gördü. Babası bir düşünce özgürlüğüne sahipti ve bu şekilde yetiştirildi. Yetişkinlikte, 1908'de Lutheranizm'i takip ederek Hristiyanlığa dönüştü ve vaftiz edildi; kardeşleri Gisela ve Lola da aynı yıl Katolikliğe döndü. Ayrıca "Lise" kısaltmasını kullandı.
Eğitim
[düzenle]
Meitner'in bilim ilgisi sekiz yaşındayken, bilimsel araştırmalarından oluşan bir defteri yastığının altında sakladığında başladı. Matematik ve bilime ilgi duydu ve yağ filminden, ince filmlerden ve yansıtılan ışıktaki renkleri inceledi. Kadınlar için tek meslek öğretim olduğundan kızlar için bir liseye giderek Fransızca öğretmenliği eğitimi aldı. Eğitimi Fransızca, muhasebe, aritmetik, tarih, coğrafya, fen bilimleri ve jimnastikten oluşuyordu. 1892'de liseyi bitirdi. Viyana'da kadınlar 1897 yılına kadar yükseköğretim kurumlarına kabul edilmediler, ancak bu kısıtlama kaldırıldığında, lise eğitimi gereksinimi kaldırıldı ve kadınların üniversiteye giriş için gerekli olan lise diplomasını almaları yeterli oldu. Kardeşi Gisela lise diplomasını aldı ve 1900'de tıp fakültesine girdi. Meitner, 1899'da iki genç kadınla özel ders almaya başladı ve eksik olan lise yıllarını iki yıl içinde tamamladı. Fizik dersi Arthur Szarvasy tarafından verildi. Temmuz 1901'de, Akademisches Gymnasium'da dışarıdan bir lise diploması sınavına girdiler. Meitner ve Henriette Boltzmann (fizikçi Ludwig Boltzmann'ın kızı) dahil olmak üzere on dört kadın sınavda başarılı oldu.
Araştırma, çalışma ve akademi
[düzenle]
Viyana Üniversitesi
[düzenle]
Meitner, Ekim 1901'de Viyana Üniversitesi'ne girdi. Ludwig Boltzmann tarafından özellikle etkilenmişti ve derslerini heyecanla anlatıyordu. Tezini Franz Exner ve asistanı Hans Benndorf tarafından denetlendi. "Maxwell Denkleminin İncelenmesi" başlıklı tezi 20 Kasım 1905'te sunuldu ve 28 Kasım'da onaylandı. 19 Aralık'ta Exner ve Boltzmann'dan sözlü sınav verdi ve 1 Şubat 1906'da doktora unvanını aldı. 1903'te derecesini alan Olga Steindler'den sonra Viyana Üniversitesi'nde fizik alanında doktora derecesi alan ikinci kadın oldu; üçüncüsü de Meitner'in aynı laboratuvarda çalışan Selma Freud idi ve 1906'da derecesini aldı. Meitner'in tezi 22 Şubat 1906'da "Homojen Olmayan Cisimlerdeki Isı İletiminden Çıkarılan Bazı Sonuçlar" olarak yayınlandı.
Paul Ehrenfest, Lord Rayleigh'in optik üzerine yazdığı ve Rayleigh'in açıklayamadığı bir deneyi anlatan bir makaleyi incelemesini istedi. Meitner, sonuçları açıklayabildi ve ayrıca açıklamasına dayalı tahminlerde bulundu ve bunları daha sonra deneysel olarak doğrulayarak bağımsız ve gözetimsiz araştırma yapma yeteneğini gösterdi. Sonuçları "Fresnel Yansıma Formülünden Çıkarılan Bazı Sonuçlar" raporunda yayınladı. 1906'da, bu araştırmayla uğraşırken, Stefan Meyer tarafından radyoaktiviteye, o zamanlar çok yeni bir çalışma alanına tanıtıldı. Alfa parçacıkları ile başladı. Kollitatörler ve metal folyo ile yaptığı deneylerde, alfa parçacıklarının bir ışınındaki saçılmanın metal atomlarının kütlesiyle birlikte arttığını buldu. Bulgularını 29 Haziran 1907'de Physikalische Zeitschrift'e sundu. Bu, Ernest Rutherford'ın nükleer atomu tahmin etmesine yol açan deneylerden biriydi.
Friedrich Wilhelm Üniversitesi
[düzenle]
Babasının mali desteğiyle cesaretlendirilerek ve desteklenerek Meitner, ünlü fizikçi Max Planck'ın ders verdiği Berlin'deki Friedrich Wilhelm Üniversitesi'ne girdi. Planck onu evine davet etti ve derslerine katılmasına izin verdi. Planck'ın kadınların üniversitelere genel olarak kabul edilmesine karşı olduğunu ifade etmiş olması alışılmadık bir tavırdı, ancak Meitner'i bir istisna olarak gördüğü görülüyor. Planck'ın 1889'da doğmuş ikiz kızları Emma ve Grete ile arkadaş oldu ve Meitner'in müzik sevgisini paylaştılar.
Planck'ın derslerine katılmak bütün zamanını almadı ve Meitner deneysel fizik enstitüsünün başına geçmişti ve Heinrich Rubens'a laboratuvarında araştırma yapması konusunda görüştü. Rubens, kimya enstitüsündeki Otto Hahn'ın bir fizikçi ile işbirliği yapmak istediğini de sözlerine ekledi. Kısa bir süre sonra Hahn ile tanıştı. William Ramsay ve Ernest Rutherford'ın altında radyoaktif maddeler üzerinde çalışmıştı ve o zamanlar birkaç yeni radyoaktif element olarak düşünülenlerin keşfine öncülük etmişti. Hahn, Meitner ile aynı yaştaydı ve onun rahat ve yakınlık gösteren tavrını fark etti. Montreal'de Hahn, fizikçilerle işbirliğine alışmıştı - en az bir kadın olan Harriet Brooks da dahil.
Kimya enstitüsünün başkanı Emil Fischer, Hahn'ın bir laboratuvar olarak kullanması için bodrum katında eski bir ağaç işleme atölyesini (Holzwerkstatt) tahsis etti. Hahn, alfa, beta ve gama ışınlarını ölçmek için elektrometreler ile donattı. Odada araştırma yapılamadığından, inorganik kimya bölümünün başkanı Alfred Stock, iki özel laboratuvarından birinde Hahn'a bir alan tahsis etti. Meitner gibi Hahn da ücretsizdi ve babasından, ancak ondan biraz daha yüksek miktarda bir harçla geçiniyordu. Erken 1907'de habilitasyonunu tamamladı ve Privatdozent oldu. Kimya enstitüsündeki çoğu organik kimyager, radyoaktiviteleri yoluyla görünmeyen, tartılamayacak veya koklanamayacak kadar küçük izlerdeki izotopları tespit etme çalışmasını gerçek kimya olarak kabul etmiyorlardı. Bir bölüm başkanı "Bugünlerde Privatdozent olmak için ne kadar şaşırtıcı şeyler var!" diye şaşırmıştı.
Bu durum başlangıçta Meitner için zordu. Kadınlar, Berlin'i de içeren Prusya Krallığı'ndaki üniversitelere henüz kabul edilmemişti. Meitner, dışarıdan girişi olan ağaç işleme atölyesinde çalışmasına izin verildi, ancak bina dahil olmak üzere enstitünün diğer bölümlerine, Hahn'ın laboratuvarına giremedi. Tuvalete gitmek istiyorsa, caddedeki restoranda bir tuvalet kullanmak zorunda kalıyordu. Bir sonraki yıl, kadınlar Prusya üniversitelerine kabul edildi ve Fischer kısıtlamaları kaldırdı ve binaya kadın tuvaletleri yerleştirdi. Bütün kimyagerler bu durumdan memnun değildi. Fizik Enstitüsü daha kabulcüydü ve oradaki fizikçilerle, bunlardan Otto von Baeyer, James Franck, Gustav Hertz, Robert Pohl, Max Planck, Peter Pringsheim ve Wilhelm Westphal ile arkadaş oldu.
Meitner, ilk yıllarda Hahn ile çalışırken, birlikte dokuz makale yayınladılar: üçü 1908'de ve altıdan 1909'da. Hahn ile birlikte, radyoaktif geri tepme olarak bilinen fiziksel bir ayrıştırma yöntemini keşfedip geliştirdiler. Bu yöntemde, bir kız nükleusu, bozunma anında geri tepmeyle güçlü bir şekilde atılır. Hahn daha çok yeni elementler keşfetmeyle ilgileniyordu (şimdi izotoplar olarak biliniyor), Meitner ise radyasyonlarını anlamaya daha fazla ilgi duyuyordu. 1904'te Harriet Brooks tarafından keşfedilen radyoaktif geri tepmenin radyoaktif maddeleri tespit etmenin yeni bir yolu olabileceğini fark etti. Kısa sürede iki yeni izotop daha keşfettiler: bizmut-211 ve talyum-207. Meitner özellikle beta parçacıklarını incelemeye odaklanmıştı. O zamana kadar bunların elektronlar olduğu biliniyordu. Alfa parçacıkları karakteristik enerji ile salınıyordu ve beta parçacıklarında da böyle olacağını düşünüyordu. Hahn ve Meitner, beta parçacıklarının alüminyum tarafından nasıl emildiğini dikkatlice ölçtüler ancak sonuçlar kafa karıştırıcıydı. 1914'te James Chadwick, çekirdekten yayılan elektronların sürekli bir spektrum oluşturduğunu buldu, ancak Meitner bunun kuantum fiziğiyle çeliştiğini, atomdaki elektronların yalnızca ayrı enerji seviyelerini (kuanta) işgal edebileceğini düşündü ve bunu zor kabul etti.
Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü
[düzenle]
1912'de Hahn ve Meitner, Berlin'deki yeni kurulan Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'ne (KWI) taşındılar. Hahn, Fischer'den Almanya'daki ilk türden bir laboratuvar olan radyokimya bölümünün baş asistanlığı teklifini kabul etti. İş, "profesör" unvanı ve yılda 5.000 marka (2021'de 29.000 €'ya eşdeğer) bir maaşla geliyordu. Üniversitelerin aksine, özel olarak finanse edilen KWI'de kadınları dışlayan politikalar yoktu, ancak Meitner Hahn'ın bölümünde ücretsiz bir "misafir" olarak çalıştı. 1910'daki babasının ölümü sonrasında mali zorluklar yaşamış olabilir. Planck, onu Viyana'ya dönmekten korktuğundan, Friedrich Wilhelm Üniversitesi'ndeki Teorik Fizik Enstitüsü'nde asistanı olarak atadı. Bu, ilk ücretli göreviydi. Asistan, akademik merdivenin en alt basamağıydı ve Meitner Prusya'daki ilk kadın bilim asistanıydı.
Onurlu yetkililer, 23 Ekim 1912'de KWI Kimya Enstitüsü'nün açılış töreninde Meitner'i Kaiser Wilhelm II'ye sundular. Ertesi yıl Hahn gibi bir Mitglied (üyeler) oldu (ancak maaşı hala daha düşüktü) ve radyoaktivite bölümü Hahn-Meitner Laboratuvarı oldu. Meitner, Hotel Adlon'da düzenlediği bir akşam yemeği partisinde kutladı. Hahn ve Meitner'in maaşları kısa sürede, tıp amaçlı olarak üretilen mezotorum ("orta toryum", radyum-228, aynı zamanda "Alman radyumu") kaynaklı telif ücretleriyle gölgede kalacaktı ve Hahn 1914'te 66.000 marka (2021'de 369.000 €'ya eşdeğer) kazandı ve Meitner'e gelirinin onda birini verdi. 1914'te Meitner, o zamanlar Avusturya-Macaristan ülkesinin bir parçası olan Prag'da akademik bir pozisyon teklif edildi. Planck, Meitner'in ayrılmasını istemediğini Fischer'e açıkladı ve Fischer onun maaşını 3.000 markaya (2021'de 17.000 €'ya eşdeğer) iki katına çıkardı.
Yeni bir konutlara taşınmak iyi oldu, çünkü odanın radyoaktif sıvıların dökülmesi ve ardından radyoaktif gazların kaçıp çöken ve radyoaktif toz haline gelen maddelere maruz kalması nedeniyle hassas ölçümler yapmak imkansız hale gelmişti. Temiz yeni laboratuvarlarının temizliğini korumak için Hahn ve Meitner, katı prosedürler uyguladılar. Kimyasal ve fiziksel ölçümler farklı odalarda yapıldı, radyoaktif maddelerle çalışan kişiler el sıkışmamak gibi prosedürlere uymak zorundaydı ve her telefon ve kapı kolu yanında kağıt ruloları asılıydı. Güçlü radyoaktif maddeler, eski atölyeye, daha sonra enstitünün bahçesinde inşa edilen özel bir radyum evine kondu.
Birinci Dünya Savaşı ve protaktinyum keşfi
[düzenle]
Temmuz 1914'te - Birinci Dünya Savaşı'nın patlak vermesinden kısa bir süre önce - Hahn, Landwehr alayında aktif görev için çağrıldı. Meitner, şehir hastanesinde röntgen teknisyeni eğitimi aldı ve anatomi dersleri aldı. Bu arada, savaştan önce Hahn ve Baeyer ile başlattığı beta ışını spektrumu üzerindeki çalışmalarını tamamladı ve uranyum bozunma zincirinin kendi çalışmasını tamamladı. Temmuz 1915'te Viyana'ya döndü, Avusturya Ordusu'nda röntgen teknisyeni olarak görev yaptı. Birliği Polonya'daki Doğu cephesinde görevlendirildi ve aynı zamanda Eylül 1916'da taburcu edilmeden önce İtalyan cephesinde de görev yaptı.
Meitner, Ekim ayında KWI Kimya Enstitüsü'ne ve araştırmalarına döndü. Ocak 1917'de kendi fizik bölümünün başına getirildi. Hahn-Meitner Laboratuvarı, ayrı Hahn ve Meitner Laboratuvarlarına ayrıldı ve maaşı 4.000 markaya (2021'de 10.000 €'ya eşdeğer) yükseldi. Hahn izinli olarak Berlin'e döndü ve savaş öncesi çalışmalarından kalan başka bir soruna ilişkin tartıştılar: aktinyum (element 89) ana izotopunun araştırması. Fajans ve Soddy'nin radyoaktif yer değiştirme yasasına göre, bu periyodik cetvelde toryum (element 90) ile uranyum (element 92) arasında yer alan keşfedilmemiş element 91'in bir izotopu olmalıydı. Kasimir Fajans ve Oswald Helmuth Göhring, kısa ömürlü olması nedeniyle 1913'te eksik elementi keşfettiler ve ona brevium adını verdiler. Bununla birlikte, buldukları izotop bir beta yayıcıydı ve bu nedenle aktinyumun ana izotopu olamazdı. Bu, aynı elementin başka bir izotopu olmalıydı.
1914'te Hahn ve Meitner, tantal grubu ve uranyum madeninden ayırmak için yeni bir teknik geliştirdiler, bu da yeni izotopun izolasyonunu hızlandırmalarını umuyorlardı. Meitner bu çalışmaya 1917'de geri döndüğünde, Hahn ve çoğu öğrenci, laboratuvar asistanı ve teknisyen savaş için askere çağrılmıştı, bu nedenle Meitner her şeyi tek başına yapmak zorunda kaldı. Şubat ayında 21 gram uranyum madeninden 2 gram silikon dioksit (SiO2) çıkardı. 1,5 gramını bir kenara koydu ve kalan 0,5 grama bir tantal pentaflorür (TaF5) taşıyıcı ekledi, bunu hidrojen florür (HF) içinde çözdü ve sonra yoğun sülfürik asit (H2SO4) içinde kaynattı, element 91 olarak kabul edilen şeyi çöktürdü ve bunun bir alfa yayıcı olduğunu doğruladı. Hahn Nisan ayında izinli olarak eve döndü ve birlikte alfa parçacıklarının diğer kaynaklarını ortadan kaldırmak için bir dizi test geliştirdiler. Benzer kimyasal davranışa sahip bilinen tek olanlar, kurşun-210 (bizmut-210 aracılığıyla alfa yayıcı polonyum-210'a bozunan) ve toryum-230 idi.
Bunun için daha fazla uranyum madeni gerekiyordu. Meitner, Stefan Meyer ile görüşmek üzere Viyana'ya gitti. Savaş kısıtlamaları nedeniyle Avusturya'dan uranyum ihracatı yasaklanmıştı, ancak Meyer ona uranyumun çıkarıldığı uranyum madeninden aslında amacına daha uygun bir kilogram uranyum kalıntısı sağlayabildi. Testler, alfa aktivitesinin bu maddelerden kaynaklanmadığını gösterdi. Şimdi geriye aktinyum belirtisi bulmak kalmıştı. Bunun için yine daha fazla uranyum madeni gerekiyordu, ancak bu kez Meyer yardım edemedi, çünkü ihracat artık yasaktı. Meitner, Friedrich Oskar Giesel'den 100 gr "çift kalıntı" -uranyum veya radyum içermeyen uranyum madeni- aldı ve 43 gramını test etmeye başladı, ancak bileşimi farklıydı ve ilk testleri işe yaramadı. Giesel'in yardımıyla güçlü radyoaktif bir ürün üretebildi. Aralık 1917'de hem ana izotopları hem de aktinyum kız ürünü olan izotopu izole edebildi. Bulgularını Mart 1918'de yayınlamak üzere sundu.
Fajans ve Göhring elementin keşfinde ilk olsalar da, gelenek, bir elementin en uzun ömürlü ve en bol izotopu ile temsil edilmesini gerektiriyordu ve brevium uygun görünmüyordu. Fajans, Meitner'in elementi "protoaktinyum" olarak adlandırmasına ve kimyasal sembolü Pa olarak atamasına izin verdi. Haziran 1918'de Soddy ve John Cranston bağımsız olarak izotop örneği çıkardıklarını duyurdular, ancak Meitner gibi özelliklerini tanımlayamadılar. Meitner'in önceliğini kabul ettiler ve adına izin verdiler. Uranyumla bağlantı bir gizem olarak kaldı, çünkü bilinen iki uranyum izotopundan (uranyum-234 ve uranyum-238) hiçbiri protaktinyuma bozunmuyordu. Uranyum-235'in 1935'te Arthur Jeffrey Dempster tarafından keşfedilinceye kadar çözülmedi.
Beta radyasyonu
[düzenle]
1921'de Meitner, Manne Siegbahn'ın Lund Üniversitesi'nde misafir profesör olarak radyoaktivite üzerine bir dizi konferans vermesi için İsveç'e davetini kabul etti. İsveç'te radyoaktiflik üzerine çok az araştırma yapıldığını fark etti ancak Siegbahn'ın uzmanlık alanı olan röntgen spektroskopisi hakkında bilgi edinmek için istekliydi. Laboratuvarında, röntgen spektroskopisi alanında araştırma yapan Hollandalı bir doktora adayı Dirk Coster ve doktora yapan eşi Miep ile tanıştı. Yeni edindiği röntgen spektroskopisi bilgisiyle Meitner, Berlin'e döndüğünde beta ışını spektrumlarına farklı bir bakış açısı getirdi. Bazı beta emisyonlarının birincil olduğu ve elektronların doğrudan çekirdekten yayıldığı ve bazılarının ikincil olduğu ve çekirdekten yayılan alfa parçacıklarının yörüngeden elektronları uzaklaştırdığı biliniyordu. Meitner, Chadwick'in spektrum çizgilerinin tamamen ikincil elektronlardan kaynaklandığına ilişkin iddiasına şüpheyle yaklaştı, oysa birincil olanlar sürekli bir spektrum oluşturuyordu. Jean Danysz tarafından geliştirilen teknikleri kullanarak, kurşun-210, radyum-226 ve toryum-238'in spektrumlarını inceledi. Meitner, 1922'de bugün Auger-Meitner etkisi olarak bilinen "özel" enerjilerle atomların yüzeylerinden elektronların yayılmasının nedenini keşfetti. Etki, bağımsız olarak 1923'te keşfeden Pierre Victor Auger ile birlikte adlandırıldı.
Kadınlar 1920'de Prusya'da habilitasyon hakkını kazandılar ve 1922'de Meitner habilitasyonunu aldı ve Privatdozentin oldu. Prusya'da habilitasyon alan ilk kadın ve Almanya'da Hedwig Kohn'dan sonra ikinci kadın oldu. Meitner zaten 40'tan fazla makale yayınlamıştı, bu nedenle bir tez sunması gerekmiyordu, ancak Max von Laue, başlangıç konuşmasının gerekliliğini kaldırmamakla ilgilenmiş olduğu için, başlangıç konuşması yapılmasını tavsiye etti. Bu nedenle "Kozmik Fiziğin Sorunları" üzerine bir başlangıç konuşması yaptı. 1923'ten 1933'e kadar her dönem Friedrich Wilhelm Üniversitesi'nde bir seminer veya ders verdi ve KWI Kimya Enstitüsü'nde doktora öğrencilerini denetledi. 1926'da Almanya'daki ilk kadın üniversite fizik profesörü olan außerordentlicher Professor (özel profesör) oldu. Fizik bölümü büyüdü ve kalıcı bir asistan kazandı. Almanya ve dünyanın dört bir yanından bilim insanları, gözetiminde araştırma yapmak için KWI Kimya Enstitüsü'ne geldi. 1930'da Meitner, Leó Szilárd ile "Atom Fiziği ve Atom Kimyasının Sorunları" semineri verdi.
Meitner, KWI Kimyasında ilk Berlin bulut odasını kurdu ve öğrencisi Kurt Freitag ile çekirdeklerle çarpışmayan alfa parçacıklarının izlerini inceledi. Asistanı Kurt Philipp ile daha sonra gama radyasyonundan gelen pozitron izlerinin ilk görüntülerini aldı. Chadwick'in ayrık spektrum çizgilerinin tamamen ikincil elektronlardan kaynaklandığını ve sürekli spektrumların aslında tamamen birincil elektronlardan kaynaklandığını kanıtladı. 1927'de Charles Drummond Ellis ve William Alfred Wooster, bizmut-210'un beta bozunmasından oluşan sürekli spektrumun enerjisini 0,34 MeV olarak ölçtü, ancak her dağılımın enerjisi 0,35 MeV idi. Dolayısıyla, spektrum neredeyse tüm, ancak tüm enerjiyi hesaba katmıyordu. Meitner bu sonucu çok rahatsız edici buldu ve Wilhelm Orthmann ile birlikte iyileştirilmiş bir yöntem kullanarak deneyi yineledi ve Ellis ve Wooster'ın sonuçlarını doğruladı.
Görünüşe göre, beta bozunması için enerjinin korunumu yasası geçerli değildi, Meitner'in kabul edilemez bulduğu bir durumdu. 1930'da Wolfgang Pauli, Meitner ve Hans Geiger'e beta bozunması sırasında, elektrik yükü ve neredeyse dinlenme kütlesi olmayan bir ikinci parçacığın salınmasıyla sürekli spektrumun açıklanabileceğini açıklayan bir mektup yazdı. Bu fikir, 1934'te Enrico Fermi'nin beta bozunması teorisinde kabul edildi ve hipotetik nötr parçacığa "nötrino" adını verdi. O zaman nötrinoların tespiti için az umut vardı, ancak 1956'da Clyde Cowan ve Frederick Reines bunu yaptı.
Nazi Almanyası
[düzenle]
Adolf Hitler, 30 Ocak 1933'te Nazi Partisi (NSDAP) Reichstag'daki en büyük parti haline geldiğinde Almanya Şansölyesi olarak yemin etti. 7 Nisan 1933 tarihli Profesyonel Devlet Hizmetinin Yeniden Kurulması Yasası, Yahudileri akademi dahil olmak üzere kamu hizmetinden çıkardı. Meitner, Yahudi soyunu asla gizlemedi ancak başlangıçta bunun etkisinden birkaç nedenden dolayı muaf tutuldu: 1914 öncesinde istihdam edilmişti, savaşta görev yapmıştı, Avusturya'dan ziyade Alman vatandaşıydı ve Kaiser Wilhelm Enstitüsü, devlet-sanayi ortaklığıydı. Ancak, Birinci Dünya Savaşı sırasında cephede görev yapmadığı ve 1922'de habilitasyonunu tamamlamadığı gerekçesiyle 6 Eylül'de yardımcı profesörlüğünden alındı. Bu, maaşı veya KWI'deki çalışması üzerinde hiçbir etkiye sahip değildi. KWI Kimya Enstitüsü'nün büyük sponsorlarından olan IG Farben'in direktörü Carl Bosch, Meitner'in oradaki pozisyonunun güvenli olduğundan emin oldu. Hahn ve Meitner yönetimi korumuş olsalar da, asistanları, Otto Erbacher ve Kurt Philipp (ikisi de NSDAP üyesi), enstitünün günlük işleyişinde giderek daha fazla etkiye sahip oldular.
Diğerleri o kadar şanslı değildi; yeğeni Otto Robert Frisch, Hamburg Üniversitesi'ndeki Fiziksel Kimya Enstitüsü'nden, enstitünün direktörü olan Otto Stern de alındı. Stern, Frisch'i İngiltere'deki Birkbeck College'da Patrick Blackett ile, daha sonra 1934'ten 1939'a kadar Kopenhag'daki Niels Bohr Enstitüsü'nde çalışması için bir pozisyona yerleştirdi. Fritz Strassmann, Hahn'ın altında çalışmak için KWI Kimya Enstitüsü'ne istihdam olanaklarını iyileştirmek için geldi. Politik eğitim ve Nazi Partisi üyeliği gerektiren bir istihdam teklifini reddetti ve Nazi Almanya İşçi Cephesi'nin parçası olan Alman Kimyagerler Topluluğu'ndan ayrıldı, böylece bir Nazi denetimindeki örgüte üye olmaktan kurtulmuş oldu. Sonuç olarak, ne kimya endüstrisinde çalışabilir ne de habilitasyonunu alabilirdi. Meitner, Hahn'ı onu asistan olarak işe almaya ikna etti. Yakında ürettikleri makalelerde üçüncü işbirlikçi olarak kabul edilecek ve bazen ilk sırada anılacaktı. 1933 ile 1935 arasında Meitner sadece Naturwissenschaften dergisinde yayınladı, çünkü editörü Arnold Berliner Yahudi idi ve Yahudi bilim insanlarından yazılar kabul etmeye devam etti. Bu, derginin boykot edilmesine neden oldu ve Ağustos 1935'te yayıncı Springer-Verlag, Berliner'i işten çıkardı.
Dönüşüm
[düzenle]
Chadwick 1932'de nötronu keşfettikten sonra, Irène Curie ve Frédéric Joliot, alfa parçacıklarıyla alüminyum folyoyu ışınladılar ve bunun fosurun kısa ömürlü radyoaktif bir izotopuna neden olduğunu buldular. Işınlama durduktan sonra pozitron emisyonunun devam ettiğini gördüler. Sadece yeni bir radyoaktif bozunma türü keşfetmekle kalmamış, aynı zamanda bir elementi, daha önce bilinmeyen başka bir radyoaktif izotopa dönüştürmüşlerdi; böylece daha önce radyoaktif olmayan bir yerde radyoaktivite indüklemişlerdi. Radyo kimya artık yalnızca bazı ağır elementlerle sınırlı değildi, tüm periyodik cetveli kapsıyordu. Chadwick, elektriksel olarak nötr olan nötronların, protonlar veya alfa parçacıklarından daha kolay çekirdeğe girebileceğini belirtti. Enrico Fermi ve Roma'daki çalışma arkadaşları bu fikri benimsediler ve elementleri nötronlarla ışınlamaya başladılar.
Fajans ve Soddy'nin radyoaktif yer değiştirme yasası, beta bozunmasının izotopların periyodik cetvelde bir element yukarı hareket etmesine ve alfa bozunmasının iki element aşağı hareket etmesine neden olduğunu söylüyordu. Fermi'nin ekibi uranyum atomlarını nötronlarla bombardıman ettiğinde, karmaşık bir yarı ömür karışımı buldular. Bu nedenle Fermi, 92'den büyük atom numaralı yeni elementlerin (transuranik elementler olarak bilinen) oluşturulduğunu sonucuna vardı. Meitner ve Hahn uzun yıllar işbirliği yapmamışlardı, ancak Meitner Fermi'nin sonuçlarını incelemek için istekliydi. Hahn başlangıçta istekli değildi, ancak Aristid von Grosse, Fermi'nin bulduğu şeyin bir protaktinyum izotopu olduğunu önerince fikrini değiştirdi. Hahn daha sonra şöyle yazdı: "Tek soru, Fermi'nin transuranik elementlerin izotoplarını mı yoksa bir sonraki alt element olan protaktinyumun izotoplarını mı bulduğu gibi görünüyordu. O zaman Lise Meitner ve ben Fermi'nin deneylerini, 13 dakikalık izotopun bir protaktinyum izotopu olup olmadığını bulmak için tekrarlamaya karar verdik. Bu, protaktinyumun keşifçileri olarak mantıklı bir karar oldu."
1934 ile 1938 arasında Hahn, Meitner ve Strassmann, hepsini transuranik olarak kabul ettikleri çok sayıda radyoaktif dönüşüm ürünü buldular. O zamanlar aktinidler hala kurulmamış olup, uranyum hatalı bir şekilde tungsten'e benzer grup 6 element olarak düşünülüyordu. Böylece ilk transuranik elementler renyum ve platinoidler gibi grup 7 ile 10 elementlerine benzeyecekti. En az dört böyle elementin birden fazla izotopunun varlığını ve (yanlışlıkla) bunların atom numaraları 93 ila 96 olan elementler olarak tanımlamasını sağladılar. Sentetik radyoaktif izotop uranyum-239'un 23 dakikalık yarılanma ömrünü ölçen ve kimyasal olarak bir uranyum izotopu olduğunu tespit eden ilk bilim insanlarıydılar, ancak zayıf nötron kaynakları nedeniyle bu çalışmaya mantıksal sonucuna ulaşarak gerçek element 93'ü tanımlayamadılar. On farklı yarılanma ömrünü, çeşitli kesinlik derecelerinde tanımladılar. Bunları açıklamak için Meitner, daha önce hiç rapor edilmemiş ve fiziksel kanıtı olmayan yeni bir reaksiyon sınıfı ve uranyumun alfa bozunmasını varsaymak zorunda kaldı. Hahn ve Strassmann kimyasal prosedürlerini iyileştirirken, Meitner reaksiyon süreçlerini incelemek için yeni deneyler geliştirdi.
Mayıs 1937'de Hahn ve Meitner, biri Meitner'in ilk yazarı olduğu Zeitschrift für Physik ve diğeri Hahn'ın ilk yazarı olduğu Chemische Berichte'de paralel raporlar yayınladılar. Hahn, yazısını "Her şeyden önce, şimdiye kadar bilinen tüm elementlerden kimyasal farklılıkları herhangi bir tartışmaya ihtiyaç duymuyor" ifadesiyle bitirdi. Meitner gittikçe daha fazla belirsizlik duymaya başladı. Reaksiyonların uranyumun farklı izotoplarından kaynaklandığı ihtimalini düşündü; üçü biliniyordu: uranyum-238, uranyum-235 ve uranyum-234. Bununla birlikte, nötron kesitini hesapladığında, en bol izotop olan uranyum-238'den başka bir şey olamayacağı ve bu da nükleer izomerizmin başka bir örneği olması gerektiği sonucuna vardı, bu fenomen Hahn'ın yıllar önce protaktinyumda keşfetmişti. Bu nedenle, raporunu Hahn'dan oldukça farklı bir notla bitirdi: "Bu süreç, uranyum-239'un üç izomerik çekirdeğine yol açan uranyum-238'in nötron yakalanması olmalıdır. Bu sonuç, çekirdeğin mevcut kavramlarıyla çok uyumsuzdur."
Almanya'dan kaçış
[düzenle]
Anschluss ile Almanya'nın 12 Mart 1938'de